BR0315220B1 - Emulsion useful in providing water resistance to a plaster product and method of manufacturing it - Google Patents
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Description
EMULSÃO ÚTIL EM PROPICIAR RESISTÊNCIA À ÁGUA A UM PRODUTOEMULSION USEFUL IN PROVIDING WATER RESISTANCE TO A PRODUCT
DE GESSO E MÉTODO PARA FABRICAÇÃO DA MESMAOF PLASTER AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
CAMPO TÉCNICO [001] A presente invenção refere-se a um aditivo útil no aperfeiçoamento da resistência à água de produtos de gesso. A presente invenção também se refere a uma emulsão que inclui uma cera ou uma combinação de ceras, um fenol de alquila, um sal de ácido polinaftalenossulfônico e um amido complexado, a emulsão sendo útil no aperfeiçoamento da resistência à água de produtos de gesso. A presente invenção refere-se ainda a um método de fabricação da emulsão.TECHNICAL FIELD The present invention relates to an additive useful in improving the water resistance of plaster products. The present invention also relates to an emulsion including a wax or combination of waxes, an alkyl phenol, a polynaphthalenesulfonic acid salt and a complexed starch, the emulsion being useful in improving the water resistance of plaster products. The present invention further relates to a method of manufacturing the emulsion.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [002] Algumas propriedades do gesso (sulfato de cálcio desidratado) tornam-no muito popular para uso em produtos industriais e de construção; especialmente painéis de gesso. É uma matéria-prima abundante e geralmente barata que, através de um processo de desidratação e re-hidratação pode ser fundida, moldada ou transformada por qualquer outro meio em formas úteis. O material base a partir do qual o painel de gesso é fabricado é a forma semi-hidratada de sulfato de cálcio (gesso), geralmente denominada estuque, a qual é produzida pela conversão térmica do desidratado do qual a fase aquosa foi removida. [003] Na fabricação do painel de gesso, a pasta de gesso deve fluir sobre um substrato de papel. Em um processo continuo, a combinação pasta/substrato é em seguida dimensionada pela passagem desta combinação entre cilindros. Simultaneamente com esta etapa de dimensionamento, um suporte de papel é colocado sobre a pasta de gesso dimensionada. Conseqüentemente, a pasta de gesso deve possuir suficiente fluidez de modo que possa ser produzido um painel de gesso adequadamente dimensionado. A fluidez refere-se à capacidade da pasta de gesso fluir. [004] É também importante para a fabricação do painel de gesso, que a pasta de gesso seja capaz de ser espumada até certo ponto. A capacidade de formação de espuma refere-se à capacidade de ser espumado. Quando a pasta de gesso e o substrato de papel passam pelos cilindros de dimensionamento, uma certa quantidade de pasta de gesso deve refluir e acumular-se no passe dos cilindros de modo que um fluxo estável de gesso é fornecido aos cilindros de dimensionamento. A capacidade de formação de espuma é importante para esta capacidade da pasta de gesso refluir no passe dos cilindros. Podem ser usadas placas de formação, eliminando o uso de um cilindro mestre, mas a espuma é importante para controlar a densidade do produto acabado. [005] Devido à natureza continua de um processo de fabricação de painel de gesso, onde a pasta de gesso flui sobre um substrato que em seguida atravessa cilindros de dimensionamento, o quanto a pasta de gesso flui depois de ser dimensionada é critico para a manutenção das dimensões do produto acabado do painel de gesso. O tempo que a pasta de gesso leva para parar o seu fluxo é denominado tempo prefixado. O tempo de ajuste da pasta de gesso é também uma propriedade importante. O tempo de ajuste refere-se ao tempo que a pasta de gesso leva para ficar seca, sob calor, até o painel de gesso sólido acabado. Como é sabido na técnica, em um processo continuo de fabricação de painel de gesso, é importante que a pasta de gesso possua um tempo de ajuste consistente. [006] Painéis de gesso absorvem água, o que reduz a resistência do painel de parede. Produtos do estado da técnica, como painel de gesso comum, telha de gesso, bloco de gesso, moldes de gesso e similares, têm resistência relativamente baixa à água. Quando um painel de gesso comum, por exemplo, é imerso em água, o painel absorve rapidamente uma quantidade relativamente considerável de água e perde muita da sua resistência. Testes reais demonstraram que quando um cilindro de 5,08 cm por 10,16 cm de material de núcleo de painel de gesso foi imerso em água a aproximadamente 21°C, o cilindro apresentou uma absorção de água de 36% depois de 40 minutos de imersão. [007] Tentativas anteriores para propiciar propriedades de resistência à água a painel de gesso incluem a incorporação de asfalto, sabões metálicos, resinas e aditivos de cera a uma pasta aquosa de gesso. Os materiais resultantes foram difíceis de usar e as propriedades do núcleo foram difíceis de controlar. Sistema à base de polissiloxano foram também usados em tentativas para conferir resistência à água a painel de gesso.BACKGROUND OF THE INVENTION Some properties of gypsum (dehydrated calcium sulfate) make it very popular for use in industrial and construction products; especially plasterboard. It is an abundant and often inexpensive raw material which, through a dehydration and rehydration process can be melted, molded or otherwise transformed into useful forms. The base material from which the plasterboard is made is the semihydrated form of calcium sulphate (plaster), generally called stucco, which is produced by thermal conversion of the dehydrate from which the aqueous phase has been removed. [003] In the manufacture of plasterboard, the plaster paste must flow over a paper substrate. In a continuous process, the paste / substrate combination is then sized by passing this combination between cylinders. Simultaneously with this sizing step, a paper support is placed over the sized plaster paste. Accordingly, the plaster paste must be sufficiently fluid that a suitably sized plasterboard can be produced. Flowability refers to the ability of the plaster paste to flow. [004] It is also important for the manufacture of plasterboard that the plaster paste be capable of being foamed to some extent. Foaming ability refers to foaming ability. As the plaster paste and paper substrate pass through the sizing rollers, a certain amount of plaster paste must reflow and accumulate in the roll pass so that a steady flow of plaster is provided to the sizing rollers. Foaming ability is important for this ability of the plaster paste to flow back into the rollers. Forming plates can be used, eliminating the use of a master cylinder, but foam is important for controlling the density of the finished product. Due to the continuing nature of a plasterboard manufacturing process, where gypsum paste flows over a substrate which then passes through sizing cylinders, how much gypsum paste flows after being sized is critical to maintenance. of the dimensions of the finished product of the plasterboard. The time it takes the plaster paste to stop its flow is called the prefixed time. The setting time of the plaster paste is also an important property. Adjustment time refers to the time it takes the plaster paste to heat dry to the finished solid plasterboard. As is known in the art, in a continuous plasterboard manufacturing process, it is important that the plaster paste has a consistent setting time. [006] Plasterboard absorbs water, which reduces the strength of the wall panel. State of the art products, such as ordinary plasterboard, plasterboard, plasterboard, plaster molds and the like, have relatively low water resistance. When a regular plasterboard, for example, is immersed in water, the panel quickly absorbs a relatively considerable amount of water and loses much of its strength. Actual tests have shown that when a 5.08 cm by 10.16 cm cylinder of plasterboard core material was immersed in water at approximately 21 ° C, the cylinder had a 36% water absorption after 40 minutes. immersion. Previous attempts to provide water-resistant properties to plasterboard include the incorporation of asphalt, metal soaps, resins and wax additives into an aqueous plaster paste. The resulting materials were difficult to use and the core properties were difficult to control. Polysiloxane based systems have also been used in attempts to impart water resistance to plasterboard.
Contudo, os sistemas à base de polissiloxano são não só caros, como difíceis de usar. Um produto de gesso acabado foi também revestido com películas ou revestimentos resistentes à água. Um exemplo específico de uma tentativa anterior para propiciar um produto de gesso resistente à água é a pulverização de uma parafina fundida, cera ou asfalto em uma pasta aquosa de gesso. [008] Outro exemplo de uma tentativa do estado da técnica para propiciar um produto de gesso resistente à água é a adição de uma emulsão de cera, tal como cera de parafina, e asfalto, nas proporções relativas de entre aproximadamente 1 parte a aproximadamente 10 partes de asfalto por parte de cera à pasta aquosa de gesso. Uma vez que o asfalto é um solvente relativamente fraco para cera de parafina e ceras similares a temperaturas comuns, a solução formada a altas temperaturas tende, quando esfria, a depositar cristais microscópicos de cera sobre a superfície do asfalto-cera. [009] Foi usado álcool polivinílico em uma tentativa para propiciar um sistema à temperatura ambiente para uso na adição ao gesso de propriedades de resistência à água. Contudo, o sistema de álcool polivinílico tende a separar-se rapidamente e, portanto, necessita tipicamente de uma agitação contínua antes de uso. A instabilidade inerente dos sistemas de álcool polivinílico tende a produzir estratificação dos compostos na formulação.However, polysiloxane-based systems are not only expensive, but difficult to use. A finished plaster product was also coated with water resistant films or coatings. A specific example of an earlier attempt to provide a water resistant plaster product is the spraying of a molten paraffin, wax or asphalt into an aqueous plaster paste. Another example of a prior art attempt to provide a water resistant plaster product is the addition of a wax emulsion, such as paraffin wax, and asphalt, in the relative proportions of from about 1 part to about 10. parts of asphalt by part of wax to the aqueous plaster paste. Since asphalt is a relatively weak solvent for paraffin wax and waxes similar to ordinary temperatures, the solution formed at high temperatures tends, when it cools, to deposit microscopic wax crystals on the asphalt wax surface. [009] Polyvinyl alcohol was used in an attempt to provide a room temperature system for use in adding to plaster water resistance properties. However, the polyvinyl alcohol system tends to separate rapidly and therefore typically needs continuous stirring prior to use. The inherent instability of polyvinyl alcohol systems tends to produce stratification of the compounds in the formulation.
Portanto, os sistemas de álcool polivinílico tendem a ser inconsistentes sob o ponto de vista da sua composição. Além disso, devido à desestabilização em diferentes fases, existe também a possibilidade de crescimento bacteriano. [010] Conseqüentemente, existe a necessidade de um aditivo que seja útil em conferir propriedades de resistência à água a produtos de gesso e que seja econômico de aplicar. Existe a necessidade de um aditivo resistente à água que não necessite do uso de componentes caros tal como polissiloxano. Existe a necessidade de um aditivo resistente à água estável. Existe a necessidade adicional de um aditivo resistente à água que seja estável à temperatura ambiente e que não necessite de aquecimento prévio para aplicação a uma solução de gesso. Existe ainda a necessidade adicional de um aditivo resistente à água que não necessite de mistura ou agitação continua para manter a sua estabilidade. Existe ainda a necessidade adicional de um aditivo resistente à água que não necessite da adição de um bactericida para controlar o crescimento bacteriano inerente em sistemas atuais. Evidentemente, tais aditivos devem satisfazer estas funções sem afetarem a fluidez, capacidade de formação de espuma, tempo prefixado ou tempo de ajuste. [011] Historicamente, produtos adicionados a uma pasta de gesso para conferir um grau de resistência à água no processo de fabricação de painéis incorporaram asfalto, cera fundida, cera emulsificada/asfalto, cera emulsifiçada e diversos produtos de silicone. Estes sistemas do estado da técnica demonstraram todos restrições em qualquer número de áreas de desempenho correlatas. Estas restrições incluem sólidos inconsistentes, instabilidade das emulsões, faixas amplas em viscosidade aparente, um pH cáustico que exige rótulos de perigoso, riscos para a saúde devido ao desenvolvimento de hidrogênio e gases de sulfeto de hidrogênio, mas não se limitam a estas. É necessário um aditivo que possa satisfazer as questões mencionadas acima e conferir resistência à água a um produto de gesso. [012] Foi observado em trabalhos anteriores que a incorporação de uma espécie genérica de amido a partir de milho, sagu, trigo, arroz, etc., com um agente de complexão tal como borato de sódio combinado com outros compostos químicos, especialmente lignossulfato de sódio, e fenol de alquila polimerizado de C24 e maior e diversas ceras, forma uma emulsão de cera quase estável adequada para incorporação em uma pasta de gesso para conferir resistência à água. Embora este sistema apresente vantagens significativas em relação a emulsões de cera anteriormente disponíveis, o mesmo sofre de diversas deficiências, incluindo: degradação do pH devido à atividade bacteriológica resultante da decomposição do lignossulfato de sódio em armazenamento em longo prazo, alterações de viscosidade quando ocorrem variações de temperatura e envelhecimento que se manifestam como uma ligeira separação na interface água/cera, e taxas de uso menores do que as esperadas na misturadora devido às alterações que ocorrem singularmente e em combinação.Therefore, polyvinyl alcohol systems tend to be inconsistent in terms of their composition. In addition, due to destabilization at different stages, there is also the possibility of bacterial growth. [010] Consequently, there is a need for an additive that is useful in imparting water resistance properties to plaster products and which is economical to apply. There is a need for a water resistant additive that does not require the use of expensive components such as polysiloxane. There is a need for a stable water resistant additive. There is an additional need for a water resistant additive that is stable at room temperature and does not require preheating for application to a plaster solution. There is still an additional need for a water resistant additive that does not require continuous mixing or agitation to maintain its stability. There is still an additional need for a water resistant additive that does not require the addition of a bactericide to control inherent bacterial growth in current systems. Of course, such additives should fulfill these functions without affecting flowability, foaming capacity, preset time or setting time. Historically, products added to a plaster paste to impart a degree of water resistance in the panel manufacturing process have incorporated asphalt, cast wax, emulsified / asphalt wax, emulsified wax and various silicone products. These prior art systems have all demonstrated constraints on any number of related performance areas. These restrictions include inconsistent solids, emulsion instability, broad ranges in apparent viscosity, a caustic pH that requires hazardous labels, health risks due to, but not limited to, hydrogen development and hydrogen sulfide gases. An additive that can satisfy the above mentioned issues and impart water resistance to a plaster product is required. It has been observed in previous work that incorporation of a generic starch species from maize, sago, wheat, rice, etc., with a complexing agent such as sodium borate combined with other chemical compounds, especially lignosulphate of sodium, and C24 polymerized alkyl phenol and larger and various waxes, form a nearly stable wax emulsion suitable for incorporation into a gypsum paste to impart water resistance. Although this system has significant advantages over previously available wax emulsions, it suffers from several shortcomings, including: pH degradation due to bacteriological activity resulting from decomposition of sodium lignosulphate in long term storage, viscosity changes when variations occur. temperature and aging that manifest as a slight separation at the water / wax interface, and lower than expected use rates in the mixer due to changes that occur singularly and in combination.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [013] Modalidades da presente invenção propiciam uma emulsão aditiva e um método para fabricar a emulsão que resolve as questões de absorção de água, controle de viscosidade, estabilidade e fluidez da pasta. [014] Em uma modalidade, a presente invenção fornece uma emulsão que inclui pelo menos uma cera, um fenol de alquila, um ácido polinaftalenossulfônico, um hidróxido de metal alcalino e um amido complexado. O ácido polinaftalenossulfônico e o hidróxido de metal alcalino reagem para dar um sal de ácido polinaftalenossulfônico.SUMMARY OF THE INVENTION Embodiments of the present invention provide an additive emulsion and a method for manufacturing the emulsion that addresses the issues of water absorption, viscosity control, paste stability and flowability. [014] In one embodiment, the present invention provides an emulsion comprising at least one wax, an alkyl phenol, a polyphthalenesulfonic acid, an alkali metal hydroxide and a complexed starch. Polynaphthalenesulfonic acid and alkali metal hydroxide react to give a polyphthalenesulfonic acid salt.
Emulsões desta modalidade podem ser adicionadas a água quente, mesmo fervendo, sem a separação ou coagulação da emulsão. As emulsões da presente invenção são estáveis durante longos períodos de tempo quando armazenadas a temperatura ambiente e não necessitam da adição de bactericida. As emulsões da presente invenção são líquidos decantáveis a temperatura ambiente. As emulsões da presente invenção são úteis em propiciar resistência à água a um produto de gesso. [015] Em outra modalidade, a presente invenção fornece um método para fabricação de uma emulsão, que inclui as etapas de: (a) misturar pelo menos uma cera e um fenol de alquila para propiciar uma primeira pré-mistura; (b) misturar um ácido polinaftalenossulfônico, um hidróxido de metal alcalino, água e um amido complexado para propiciar uma segunda pré-mistura; (c) combinar a primeira pré-mistura e a segunda pré- mistura para propiciar uma mistura e (d) homogeneizar a mistura. [016] As emulsões da presente invenção são úteis em propiciar resistência à água a um produto de gesso. [017] As emulsões da presente invenção são úteis em conferir resistência à água a produtos de gesso. As emulsões da presente invenção podem também incluir um retardante de fogo. As emulsões da presente invenção podem ser usadas na fabricação de painéis de gesso convencionais, compostos feitos a partir de gesso, tais como compostos de gesso/fibra, e outros produtos de gesso.Emulsions of this embodiment may be added to hot, boiling water without separation or coagulation of the emulsion. The emulsions of the present invention are stable for long periods of time when stored at room temperature and do not require the addition of bactericide. The emulsions of the present invention are settable liquids at room temperature. The emulsions of the present invention are useful in providing water resistance to a plaster product. [015] In another embodiment, the present invention provides a method for manufacturing an emulsion, which includes the steps of: (a) mixing at least one wax and an alkyl phenol to provide a first premix; (b) mixing a polyphthalenesulfonic acid, an alkali metal hydroxide, water and a complexed starch to provide a second premix; (c) combining the first premix and the second premix to provide a blend and (d) homogenizing the blend. [016] The emulsions of the present invention are useful in providing water resistance to a plaster product. [017] The emulsions of the present invention are useful in imparting water resistance to plaster products. The emulsions of the present invention may also include a fire retardant. The emulsions of the present invention may be used in the manufacture of conventional plasterboard, plasterboard compounds, such as plasterboard / fiberboard compounds, and other plasterboard products.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [018] É propiciada, de acordo com os princípios da presente invenção, uma emulsão que é útil em conferir propriedades de resistência à água a produtos de gesso. As emulsões da presente invenção podem ser adicionadas a misturas de gesso e água sem afetarem adversamente as propriedades da mistura que são necessárias para a fabricação de produtos de gesso tais como painéis de gesso.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION An emulsion is provided according to the principles of the present invention which is useful in imparting water resistance properties to plaster products. The emulsions of the present invention may be added to plaster and water mixtures without adversely affecting the mixing properties that are required for the manufacture of plaster products such as plasterboard.
Tais propriedades incluem fluidez, capacidade de formação de espuma e tempo de ajuste. [019] Na fabricação de produtos de painéis de parede de gesso é importante conferir resistência à água ao produto acabado, de modo a limitar a absorção máxima de água realizada pelo painel de parede em um teste de embebimento de painel definido. Por exemplo, os Padrões Americanos para Teste de Materiais ASTM 1396 e suas subseções descrevem um destes testes. [020] Verificou-se gue os compostos de amido genéricos usados em trabalhos anteriores necessitam de tempos/temperaturas de cozimento para alcançarem um estado de gelação no qual é alcançada uma viscosidade especifica.Such properties include flowability, foaming ability and set time. [019] In the manufacture of plasterboard wall paneling products it is important to impart water resistance to the finished product in order to limit the maximum water absorption performed by the wallboard in a defined panel soak test. For example, ASTM 1396 American Material Testing Standards and their subsections describe one of these tests. It has been found that the generic starch compounds used in prior work require cooking times / temperatures to reach a freezing state in which a specific viscosity is achieved.
Observou-se ainda que a viscosidade inicial se desloca por uma faixa e continua a deslocar-se por diversas faixas influenciada por condições de armazenamento e pela química do aditivo. Isto contribui para a natureza imprevisível destes sistemas. Foi descoberto que ao utilizar-se compostos de amido tais como modificados por ácido, hidroxietilados, oxidados e/ou catiônicos, em combinação com um agente complexado e um sal de ácido polinaftalenossulfônico acoplado a um fenol de alquila polimerizado, todos em uma relação exata, as deficiências observadas são corrigidas e é obtida uma emulsão de cera resultante que tem melhor desempenho como um aditivo de controle de absorção de água.It was further observed that the initial viscosity shifts by one band and continues to shift by several bands influenced by storage conditions and additive chemistry. This contributes to the unpredictable nature of these systems. It has been found that by using hydroxyethylated, oxidized and / or cationic acid-modified starch compounds in combination with a complexed agent and a polyphthalenesulfonic acid salt coupled to a polymerized alkyl phenol all in an exact relationship, The observed deficiencies are corrected and a resultant wax emulsion that performs better as a water absorption control additive is obtained.
Estas combinações recentemente descobertas propiciam um nível mais elevado de estabilidade tanto a alta temperatura como a baixa temperatura, propiciam uma viscosidade previsível e inalterada, eliminam a necessidade de adição de biocidas, necessários nos sistemas anteriores para controlar a atividade bacteriológica, e propiciam um nível ainda maior de resistência à água em relação a outros produtos aditivos. [021] Foi ainda descoberto que compostos de borato, compostos de molibdato e compostos de molibdênio são agentes de complexão surpreendentemente eficazes.These newly discovered combinations provide a higher level of stability at both high and low temperatures, provide predictable and unchanged viscosity, eliminate the need for the addition of biocides needed in previous systems to control bacterial activity, and provide an even higher level of stability. higher water resistance compared to other additive products. Borate compounds, molybdate compounds and molybdenum compounds have also been found to be surprisingly effective complexing agents.
Exemplos de agentes de complexão úteis incluem borato de sódio (bórax), borato de magnésio e outros compostos de borato; molibdato de amônio, molibdato de sódio, molibdato de magnésio e outros compostos de molibdato; dissulfeto de molibdênio e outros compostos de molibdênio, mas não se limitam a estes. [022] A razão do agente de complexão (por exemplo, tetraborato de sódio deca-hidratado, molibdato de sódio desidratado, dissulfeto de molibdênio, ou outros compostos) para o amido modificado influencia significativamente o controle de outras propriedades necessárias no processo de painel/pasta, isto é, compatibilidade entre suporte de espuma e aditivo de pasta. Esta quimica recentemente descoberta elimina a necessidade do lignossulfato de sódio usado anteriormente tanto como um co-agente tensoativo e um auxiliar de dispersão que portanto elimina a necessidade de um biocida para controlar a atividade biológica. [023] Foi ainda descoberto que estas combinações e as suas razões são únicas e necessárias para formular uma emulsão de cera estável e executável e que devem ocorrer alguns processos de fabricação. A faixa de razões de amido:borato, ou amido:molibdato, ou amido: composto de molibdênio pode variar de aproximadamente 4:1 a aproximadamente 20:1 em uma base de peso/peso. [024] Água, um agente de complexão (isto é, um composto de borato, um composto de molibdato ou um composto de molibdênio) e um amido são primeiro reunidos com a finalidade de fazer o amido complexado útil em modalidades da presente invenção. Em seguida, ácido polinaftalenossulfônico e hidróxido de potássio são adicionados à solução aquosa de amido complexado. Esta mistura é trazida até uma temperatura entre aproximadamente 85°C e aproximadamente 96°C e mantida até que o amido alcance a sua taxa máxima de gelação, o que ocorre tipicamente entre aproximadamente 20 e aproximadamente 30 minutos. Os compostos de cera são incorporados com o fenol de alquila polimerizado e trazidos até uma temperatura entre aproximadamente 85°C e aproximadamente 96°C. Em seguida, a fase de cera é adicionada à fase aquosa e reagida para formar um agente tensoativo no local. É formado um detergente/dispersante pela combinação e reação do fenol de alquila polimerizado e do ácido polinaftalenossulfônico, o qual age para modificar o cristal de cera e permitir que os cristais de cera resistam a galvanização e ligação com eles próprios e, ao invés, permaneçam em uma condição dissociada até que sejam transferidos devido à polaridade para o gesso. O sistema reagido atravessa em seguida um homogeneizador a uma pressão entre aproximadamente 13,79 e aproximadamente 27,58 MPa e é em seguida esfriado a uma taxa prescrita para controlar a estabilidade e viscosidade da emulsão de cera acabada. A composição homogeneizada deixa o homogeneizador a uma temperatura entre aproximadamente 57°C e aproximadamente 63°C. A mistura é em seguida esfriada até entre aproximadamente 27°C e aproximadamente 43°C. A taxa de esfriamento é controlada para evitar que a cera recristalize e perfure a solução. [025] A incorporação do ácido polinaftalenossulfônico estimula uma carga negativa para o cristal de gesso, propiciando deste modo um local ativo para a cera se alinhar e revestir, propiciando as propriedades de resistência à água. Além disso, é descoberto que ao utilizar os compostos de amido modificados em combinação e razões adequadas com outros compostos observados, pode ser desenvolvido um sistema de baixa viscosidade que permite que uma faixa mais ampla de sólidos, entre aproximadamente 40% e aproximadamente 60% em peso seja disponível e utilizável.Examples of useful complexing agents include sodium borate (borax), magnesium borate and other borate compounds; ammonium molybdate, sodium molybdate, magnesium molybdate and other molybdate compounds; molybdenum disulfide and other molybdenum compounds, but are not limited to these. [022] The ratio of complexing agent (eg sodium tetraborate decahydrate, dehydrated sodium molybdate, molybdenum disulfide, or other compounds) to modified starch significantly influences the control of other properties required in the panel process. paste, that is, compatibility between foam support and paste additive. This newly discovered chemistry eliminates the need for previously used sodium lignosulfate as both a co-surfactant and a dispersing aid which therefore eliminates the need for a biocide to control biological activity. It has further been found that these combinations and their reasons are unique and necessary to formulate a stable and executable wax emulsion and that some manufacturing processes must occur. The ratio of starch: borate, or starch: molybdate, or starch: molybdenum ratio ratios may range from approximately 4: 1 to approximately 20: 1 on a weight / weight basis. Water, a complexing agent (i.e. a borate compound, a molybdate compound or a molybdenum compound) and a starch are first assembled for the purpose of making the complexed starch useful in embodiments of the present invention. Then, polynaphthalenesulfonic acid and potassium hydroxide are added to the aqueous complexed starch solution. This mixture is brought to a temperature between about 85 ° C and about 96 ° C and maintained until the starch reaches its maximum rate of freezing, which typically occurs between about 20 and about 30 minutes. The wax compounds are incorporated with the polymerized alkyl phenol and brought to a temperature between about 85 ° C and about 96 ° C. Then the wax phase is added to the aqueous phase and reacted to form a surfactant in place. A detergent / dispersant is formed by combining and reacting polymerized alkyl phenol and polynaphthalenesulfonic acid which acts to modify the wax crystal and allow the wax crystals to resist galvanization and bonding with themselves and instead to remain in a dissociated condition until they are transferred due to the polarity to the plaster. The reacted system then passes through a homogenizer at a pressure between approximately 13.79 and approximately 27.58 MPa and is then cooled to a prescribed rate to control the stability and viscosity of the finished wax emulsion. The homogenized composition leaves the homogenizer at a temperature between about 57 ° C and about 63 ° C. The mixture is then cooled to between approximately 27 ° C and approximately 43 ° C. The rate of cooling is controlled to prevent wax from recrystallizing and puncturing the solution. [025] The incorporation of polynaphthalenesulfonic acid stimulates a negative charge for the gypsum crystal, thus providing an active site for the wax to align and coat, providing water resistance properties. In addition, it is found that by using modified starch compounds in combination and suitable ratios with other observed compounds, a low viscosity system can be developed that allows a wider range of solids, from about 40% to about 60% by weight. weight is available and usable.
PREPARAÇÃO DE EMULSÕES [026] Foram preparadas emulsões por aquecimento da cera e agentes tensoativos ("mistura de cera") em um recipiente e a água, agente de complexão (um composto de borato, um composto de molibdato ou um composto de molibdênio) e um amido de milho ("mistura de água") em outro recipiente. Ambas as misturas foram aquecidas, com agitação, até aproximadamente 85°C. Em seguida, a mistura de cera foi decantada para dentro da mistura de água sob agitação. A mistura resultante foi em seguida colocada em um homogeneizador. Com homogeneização prefere-se que seja obtida uma distribuição de diâmetros de micelas que varie entre aproximadamente 0,6 mícron e aproximadamente 1,8 mícron. Contudo, a distribuição de diâmetros de micelas pode variar entre aproximadamente 0,5 mícron e aproximadamente 2,5 mícron. Este nível de homogeneização pode ser obtido, por exemplo, pela utilização de um homogeneizador de orifício duplo que funcione entre aproximadamente 13,79 e aproximadamente 27,58 MPa. [027] Prefere-se que a mistura homogeneizada seja esfriada depois da etapa de homogeneização. É mais preferível que a mistura homogeneizada seja esfriada entre aproximadamente 85cC e aproximadamente 38cC. Isto pode ser realizado pela passagem da mistura homogeneizada através de uma serpentina de esfriamento imersa em água mantida a temperatura ambiente.EMULSION PREPARATION [026] Emulsions were prepared by heating the wax and surfactants ("wax mixture") in a vessel and the water, complexing agent (a borate compound, a molybdate compound or a molybdenum compound) and one cornstarch ("water mix") in another container. Both mixtures were heated with stirring to approximately 85 ° C. Then the wax mixture was decanted into the water mixture while stirring. The resulting mixture was then placed in a homogenizer. With homogenization it is preferred that a micelle diameter distribution ranging from approximately 0.6 microns to approximately 1.8 microns be obtained. However, the distribution of micelle diameters may range from approximately 0.5 microns to approximately 2.5 microns. This level of homogenization can be achieved, for example, by the use of a double orifice homogenizer operating between approximately 13.79 and approximately 27.58 MPa. It is preferred that the homogenized mixture be cooled after the homogenization step. It is more preferable for the homogenized mixture to be cooled to approximately 85 ° C to about 38 ° C. This can be accomplished by passing the homogenized mixture through a water-immersed cooling coil maintained at room temperature.
Valores de HLB: [028] O valor de equilíbrio hidrofilico/lipofílico ("HLB") descreve a relação de um composto para a sua solubilidade em água. Um emulsif icante que tem um valor baixo de HLB tenderá a ser solúvel em óleo e um que tem um valor elevado de HLB tenderá a ser solúvel em água.HLB Values: The hydrophilic / lipophilic equilibrium value ("HLB") describes the relationship of a compound to its solubility in water. An emulsifier that has a low HLB value will tend to be oil soluble and one that has a high HLB value will tend to be water soluble.
Tipicamente, um emulsificante solúvel em água ou misturas dos mesmos é útil para fazer uma emulsão de óleo/água típica daquelas descritas aqui, ou para solubilizar óleos ou ceras, ou para obter alguma medida de ação detergente.Typically, a water soluble emulsifier or mixtures thereof is useful for making an oil / water emulsion typical of those described herein, or for solubilizing oils or waxes, or for obtaining some measure of detergent action.
Portanto, o valor de HLB pode ser usado para descrever ou selecionar o emulsificante ou sistema emulsificante adequado. [029] Quando dois ou mais componentes são combinados, o valor de HLB da combinação é a média ponderada dos valores individuais de HLB. A fórmula a seguir pode ser usada para calcular o valor de HLB de uma combinação de materiais: onde, Qi = peso do material 1; HLBi = valor de HLB do material 1; Q2 = peso do material 2; HLB2 = valor de HLB do material 2;Therefore, the HLB value can be used to describe or select the appropriate emulsifier or emulsifier system. [029] When two or more components are combined, the HLB value of the combination is the weighted average of the individual HLB values. The following formula can be used to calculate the HLB value of a material combination: where, Qi = weight of material 1; HLBi = HLB value of material 1; Q2 = weight of material 2; HLB2 = HLB value of material 2;
Qn = peso do material n; HLBn = valor de HLB do material n.Qn = weight of material n; HLBn = HLB value of material n.
Amostras de Teste: [030] As amostras de teste foram feitas pela mistura de 50 gramas de g, 35, 97 gramas de água e 1,92 grama de uma emulsão especificada. Para o controle, não foi adicionada emulsão. Gesso, água e, se adicionada, emulsão, foram misturados e deixados assentar durante um minuto. A mistura foi em seguida agitada durante 30 segundos adicionais. Depois desta segunda mistura, as amostras foram submetidas a teste de fluidez.Test Samples: The test samples were made by mixing 50 grams of g, 35, 97 grams of water and 1.92 grams of a specified emulsion. For the control, no emulsion was added. Gypsum, water and, if added, emulsion were mixed and allowed to settle for one minute. The mixture was then stirred for an additional 30 seconds. After this second mixing, the samples were subjected to flow test.
Teste de Fluidez: [031] As amostras misturadas como fornecidas acima foram decantadas sobre uma superfície plana e o diâmetro do pastel resultante foi medido. O diâmetro de um pastel é um índice da fluidez da amostra. Quanto maior o diâmetro, mais fluida é a amostra.Flow Test: The mixed samples as provided above were decanted on a flat surface and the diameter of the resulting pastel was measured. The diameter of a pastel is an index of the flowability of the sample. The larger the diameter, the more fluid the sample.
Teste de Capacidade de Formação de Espuma: [032] O teste de capacidade de formação de espuma é usado para determinar o efeito de uma emulsão de cera sobre a estabilidade de espuma em uma pasta de gesso. Neste teste, são pesadas 0,60 grama de um espumante disponível comercialmente e 2 gramas de emulsão de cera. O espumante e a emulsão são colocados dentro de um misturador junto com 100 gramas de água. A mistura é agitada durante 20 segundos. No final desta etapa de agitação, a espuma é imediatamente decantada do copo do misturador para dentro de um béquer tarado de 150 ml até transbordamento. Qualquer excesso é retirado do béquer. Qualquer espuma remanescente no copo do misturador é separada. A densidade da espuma é determinada pela pesagem da espuma no béquer de 150 ml.Foaming Capability Test: [032] The foaming ability test is used to determine the effect of a wax emulsion on foam stability in a plaster paste. In this test, 0.60 grams of a commercially available sparkling wine and 2 grams of wax emulsion are weighed. The sparkling wine and the emulsion are placed in a mixer together with 100 grams of water. The mixture is stirred for 20 seconds. At the end of this stirring step, the foam is immediately decanted from the blender beaker into a 150 ml tarred beaker until it overflows. Any excess is removed from the beaker. Any remaining foam in the blender jar is separated. Foam density is determined by weighing the foam into the 150 ml beaker.
Dois minutos depois da agitação ter parado, qualquer liquido na espuma remanescente no copo do misturador é drenado e descartado. Um béquer limpo de 150 ml tarado é cheio com a espuma remanescente até transbordamento e o excesso é retirado. Uma segunda densidade da espuma é determinada como descrito acima. Para as emulsões da presente invenção, as densidades da espuma foram aceitáveis e variaram entre aproximadamente 40 e aproximadamente 65 gramas por 150 ml, para as medições feitas em 20 segundos, e entre aproximadamente 10 e aproximadamente 45 gramas por 150 ml, para as medições feitas em 2 minutos.Two minutes after stirring has stopped, any liquid in the remaining foam in the blender jar is drained and discarded. A clean 150 ml tarred beaker is filled with the remaining foam until it overflows and the excess is removed. A second foam density is determined as described above. For the emulsions of the present invention, foam densities were acceptable and ranged from about 40 to about 65 grams per 150 ml for measurements taken in 20 seconds and from about 10 to about 45 grams per 150 ml for measurements made. in 2 minutes.
Teste de Absorção de Água: [033] Pastéis feitos no Teste de Fluidez foram secos durante pelo menos 24 horas a 38°C. No final deste tempo, os pastéis foram pesados e o peso foi registrado. Os pastéis secos foram em seguida imersos em água durante duas horas. No final das duas horas de imersão, os pastéis foram pesados e este peso liquido foi registrado. A percentagem de retenção de água foi em seguida calculada com base na diferença entre estes dois pesos registrados.Water Absorption Test: [033] Pastels made in the Fluidity Test were dried for at least 24 hours at 38 ° C. At the end of this time, the crayons were weighed and the weight was recorded. The dried pastels were then immersed in water for two hours. At the end of the two hours of soaking, the crayons were weighed and this net weight was recorded. The percentage water retention was then calculated based on the difference between these two recorded weights.
Materiais: [034] Podem ser usadas diversas fontes de gesso nas composições da presente invenção. Contudo,a quantidade de água necessária para hidratar uma amostra de gesso varia com a pureza da amostra. [035] Ceras úteis na fabricação de diversas modalidades da presente invenção podem ser selecionadas a partir de qualquer das ceras conhecidas comercialmente que possuem um ponto de fusão entre aproximadamente 49°C e aproximadamente 66°C, e de preferência entre aproximadamente 57°C e aproximadamente 63°C. Tais ceras são tipicamente de baixa volatilidade, apresentando uma perda em peso menor que aproximadamente 10% durante análise termogravimétrica padrão. O teor de óleo destas ceras é também tipicamente menor que aproximadamente 1% em peso.Materials: Various sources of plaster may be used in the compositions of the present invention. However, the amount of water required to hydrate a plaster sample varies with the purity of the sample. Waxes useful in the manufacture of various embodiments of the present invention may be selected from any of the commercially known waxes which have a melting point of from about 49 ° C to about 66 ° C, and preferably from about 57 ° C to approximately 63 ° C. Such waxes are typically of low volatility, exhibiting a weight loss of less than approximately 10% during standard thermogravimetric analysis. The oil content of these waxes is also typically less than approximately 1% by weight.
Estas ceras têm um peso molecular relativamente elevado, tendo um comprimento médio de cadeia de C36, que é um comprimento de cadeia de 36 carbonos ou maior. [036] Em algumas modalidades, é útil saponificar uma ou mais destas ceras. Deste modo, a cera saponificada funciona como um agente tensoativo adicionado. Ceras úteis neste aspecto estão limitadas a ceras que têm um valor ácido ou um valor de saponif icação e um ponto de fusão maior que aproximadamente 82°C. A saponif icação de tais ceras pode ser realizada pela combinação da cera com um material fortemente básico tal como hidróxido de sódio ou hidróxido de potássio. Ceras que podem ser saponifiçadas nas emulsões da presente invenção incluem cera montanha, cera de carnaúba, cera de abelhas, cera de murta, cera de candelila, cera caranday, cera de mamona, cera de capim esparto, cera do Japão, cera ouricuri, cera de giesta, goma-laca, cera de espermacete, cera de cana-de-açúcar, cera de lã de lanolina e outras. A quantidade de material fortemente básico necessário para saponificar uma cera pode ser calculada com base no valor de saponif icação da cera.These waxes have a relatively high molecular weight, having an average chain length of C36, which is a chain length of 36 carbons or longer. In some embodiments, it is useful to saponify one or more of these waxes. Thus, the saponified wax acts as an added surfactant. Waxes useful in this regard are limited to waxes that have an acid value or a saponification value and a melting point greater than approximately 82 ° C. Saponification of such waxes can be accomplished by combining the wax with a strongly basic material such as sodium hydroxide or potassium hydroxide. Waxes which may be saponified in the emulsions of the present invention include mountain wax, carnauba wax, beeswax, myrtle wax, candelilla wax, caranday wax, castor wax, esparto grass wax, japan wax, ouricuri wax, wax broom, shellac, spermacet wax, sugar cane wax, lanolin wool wax and others. The amount of strongly basic material required to saponify a wax can be calculated based on the saponification value of the wax.
Por exemplo, o valor de saponificação dividido por 1.000 é igual ao número de gramas de hidróxido de potássio a adicionar por grama de cera. [037] O amido usado nas emulsões da presente invenção é amido complexado. O amido pode ser complexado no local, durante a fabricação da emulsão, ou o amido pode ser pré-complexado antes de ser adicionado à emulsão. O amido é de preferência complexado pela mistura do amido com um agente de complexão tal como um composto de borato, um composto de molibdato ou um composto de molibdênio. Por exemplo, um composto de borato preferido é tetraborato de sódio deca-hidratado. Por exemplo, um composto de molibdato preferido é amônio hepta-molibdato. Por exemplo, um composto de molibdênio preferido é dissulfeto de molibdênio. Outros compostos úteis na complexão de amido incluem biborato de amônio, pentaborato de amônio, pentaborato de potássio, tetraborato de potássio, tetraborato de litio e compostos de borato de magnésio; dimolibdato de amônio, heptamolibdato de amônio, molibdato de bário, molibdato de cálcio, molibdato de litio, molibdato de magnésio, molibdato de sódio e molibdato de potássio; e outros compostos de molibdênio e similares. O amido útil na fabricação de amido complexado da presente invenção inclui amido de milho, arroz, trigo, batata, sagu e outros amidos, mas não se limita a estes. A razão de agente de complexão (um composto de borato, um composto de molibdato ou um composto de molibdênio) para amido é importante para a funcionalidade do amido complexado nas emulsões. Foi verificado que a razão pode ser tão baixa quanto 1:20 de agente de complexão (um composto de borato, um composto de molibdato ou um composto de molibdênio) para amido em uma base de peso por peso. A razão pode ser tão elevada quanto 1:3,5, mas foi verificado, contudo, que com esta razão, e razões mais elevadas, é necessária uma grande quantidade de amido complexado na emulsão para manter o equilíbrio das propriedades desejadas na mistura de gesso e produto de gesso final. Estas propriedades desejadas incluem fluidez, capacidade de formação de espuma e resistência à água. [038] Verificou-se que é importante a incorporação de fenóis de alquila nas emulsões para obter baixa absorção de água no produto final de gesso. Como usado aqui, "fenóis de alquila" referem-se a compostos fenólicos que possuem um grupo de alquila de cadeia longa. O grupo de alquila de cadeia longa pode ser reto ou ramificado. 0 grupo de alquila de cadeia longa pode ser C24 - C34 (comprimento da cadeia de 24 a 34 carbonos). Tais fenóis de alquila incluem fenol de alquila acoplado por metileno polimerizado de C24 - C34 (comprimento da cadeia de 24 a 34 carbonos) , sais de fenato, fenatos de cálcio, fenóis de alquila de cálcio de cadeia longa ramificada, fenóis de alquila de cálcio de cadeia longa reta e polímeros complexos de ácido maléico com e sem um grupo de amina de substituição. Um exemplo de um fenol de alquila útil nas composições da presente invenção está descrito abaixo. [039] Em algumas modalidades que utilizam um único aditivo de cera, verificou-se que um sistema de agente tensoativo duplo propicia uma emulsão estável tanto a temperatura ambiente como a temperaturas elevadas. Tais emulsões estáveis podem ser adicionadas, por exemplo, a água quente ou fervente, sem a emulsão se separar ou coagular. 0 sistema de agente tensoativo duplo usa uma razão única dos agentes tensoativos componentes para fornecer um valor de HLB dentro de uma faixa entre aproximadamente 8,9 e aproximadamente 14. É preferível que os agentes tensoativos componentes tenham individualmente um valor de HLB maior que 6. Um exemplo de um sistema de agente tensoativo duplo da presente invenção é uma combinação de sulfonato de dodecilisopropanolamina benzeno e um fenol de arila etoxilada não-iônica. Sulfonato de dodecilisopropanolamina benzeno pode ser obtido de Unichema, Wilmington, Delaware, sob a marca registrada SD1121. Um fenol de arila etoxilada não-iônica é Ethox 2938, disponível de Ethox Corp., Greenville, South Carolina. Alternativamente, um éster de ácido graxo alcoxilado pode ser combinado com o sulfonato de dodecilisopropanolamina benzeno para formar o sistema de agente tensoativo duplo. Um éster de ácido graxo alcoxilado é Ethox 2914, também disponível de Ethox Corp., Greenville, South Carolina. [040] Foi também verificado que em algumas modalidades da presente invenção é útil um agente de dispersão, ou modificador de fluidez, para a manutenção da fluidez da mistura gesso/emulsão. Tais agentes de dispersão são fortemente lipófilos, os quais são, conseqüentemente, bons desespumantes. Um destes agentes de dispersão é estirenato de poli(oxi-1,2-etanedil), alfa-fenil-omega-hidroxi. [041] Bactericidas/fungicidas podem ser incluídos na presente invenção. Um exemplo de um bactericida fungicida é METASOL D3TA, que é 3,5-dimetil-tetra-hidro- 1,3,5,2H-tiadiazina-2-tiona. METASOL D3TA pode ser obtida de Ondo-Nalco, Houston, Texas. [042] Um sal de ácido polinaftalenossulfônico é necessário pela presente invenção. Um exemplo de um ácido polinaftalenossulfônico é DISAL GPS. O ácido polinaftalenossulfônico e um hidróxido de metal alcalino são reagidos para dar um sal de ácido polinaftalenossulfônico. DISAL GPS pode ser obtido de Handy Chemical, Montreal, Quebec, Canadá.For example, the saponification value divided by 1,000 is equal to the number of grams of potassium hydroxide to be added per gram of wax. The starch used in the emulsions of the present invention is complexed starch. Starch may be complexed on site during manufacture of the emulsion, or starch may be pre-complexed before being added to the emulsion. The starch is preferably complexed by mixing the starch with a complexing agent such as a borate compound, a molybdate compound or a molybdenum compound. For example, a preferred borate compound is sodium tetraborate decahydrate. For example, a preferred molybdate compound is ammonium hepta molybdate. For example, a preferred molybdenum compound is molybdenum disulfide. Other compounds useful in the starch complexion include ammonium borate, ammonium pentaborate, potassium pentaborate, potassium tetraborate, lithium tetraborate and magnesium borate compounds; ammonium dimolybdate, ammonium heptamolybdate, barium molybdate, calcium molybdate, lithium molybdate, magnesium molybdate, sodium molybdate and potassium molybdate; and other molybdenum compounds and the like. Starch useful in the manufacture of complex starch of the present invention includes, but is not limited to, corn starch, rice, wheat, potato, sago and other starches. The ratio of complexing agent (a borate compound, a molybdate compound or a molybdenum compound) to starch is important for the functionality of complexed starch in emulsions. It has been found that the ratio may be as low as 1:20 of complexing agent (a borate compound, a molybdate compound or a molybdenum compound) to starch on a weight by weight basis. The ratio may be as high as 1: 3.5, but it has been found, however, that with this ratio, and higher ratios, a large amount of starch complexed in the emulsion is required to maintain the balance of the desired properties in the plaster mix. and final plaster product. These desired properties include flowability, foaming ability and water resistance. It has been found that it is important to incorporate alkyl phenols in emulsions to obtain low water absorption in the final plaster product. As used herein, "alkyl phenols" refer to phenolic compounds that have a long chain alkyl group. The long chain alkyl group may be straight or branched. The long chain alkyl group may be C24 -C34 (chain length 24 to 34 carbons). Such alkyl phenols include C24 - C34 polymerized methylene coupled alkyl phenol (chain length 24 to 34 carbons), phenate salts, calcium phenates, branched long chain calcium alkyl phenols, calcium alkyl phenols long chain and complex polymers of maleic acid with and without a substituting amine group. An example of an alkyl phenol useful in the compositions of the present invention is described below. In some embodiments utilizing a single wax additive, a dual surfactant system has been found to provide a stable emulsion at both room temperature and elevated temperatures. Such stable emulsions may be added, for example, to hot or boiling water, without the emulsion separating or coagulating. The dual surfactant system uses a unique ratio of component surfactants to provide an HLB value within a range of from approximately 8.9 to approximately 14. It is preferred that component surfactants individually have an HLB value greater than 6. An example of a dual surfactant system of the present invention is a combination of benzene dodecylisopropanolamine sulfonate and a nonionic ethoxylated aryl phenol. Benzene dodecylisopropanolamine sulfonate can be obtained from Unichema, Wilmington, Delaware under the trademark SD1121. A nonionic ethoxylated aryl phenol is Ethox 2938, available from Ethox Corp., Greenville, South Carolina. Alternatively, an alkoxylated fatty acid ester may be combined with the benzene dodecylisopropanolamine sulfonate to form the double surfactant system. An alkoxylated fatty acid ester is Ethox 2914, also available from Ethox Corp., Greenville, South Carolina. It has also been found that in some embodiments of the present invention a dispersing agent or flow modifier is useful for maintaining the flowability of the plaster / emulsion mixture. Such dispersing agents are strongly lipophilic, which are consequently good defoamers. One such dispersing agent is poly (oxy-1,2-ethanedyl), alpha-phenyl-omega-hydroxy styrenate. Bactericides / fungicides may be included in the present invention. An example of a fungicidal bactericide is METASOL D3TA, which is 3,5-dimethyl-tetrahydro-1,3,5,2H-thiadiazine-2-thione. METASOL D3TA can be obtained from Ondo-Nalco, Houston, Texas. A salt of polynaphthalenesulfonic acid is required by the present invention. An example of a polynaphthalenesulfonic acid is DISAL GPS. Polynaphthalenesulfonic acid and an alkali metal hydroxide are reacted to give a polyphthalenesulfonic acid salt. DISAL GPS can be obtained from Handy Chemical, Montreal, Quebec, Canada.
Emulsões de Cera que incluem Ácido Polinaftalenossulfônico: [043] Uma emulsão pode ser formada pela combinação e homogeneização de pelo menos uma cera, um fenol de alquila, um sal de ácido polinaftalenossulfônico e um amido complexado. A Tabela 1 abaixo fornece exemplos de emulsões feitas de acordo com esta modalidade. São também fornecidos resultados de testes da mistura de gesso/emulsão e do produto de gesso. Todas as misturas e homogeneizações foram feitas, e os testes foram realizados, como descrito acima.Wax Emulsions Including Polynaphthalenesulfonic Acid: An emulsion may be formed by combining and homogenizing at least one wax, an alkyl phenol, a polynaphthalenesulfonic acid salt and a complexed starch. Table 1 below provides examples of emulsions made according to this embodiment. Test results of the plaster / emulsion mixture and the plaster product are also provided. All mixtures and homogenizations were made, and the tests were performed as described above.
TABELA 1. EMULSÕES DE CERA QUE INCLUEM ÁCIDOTABLE 1. ACID INCLUDING WAX EMULSIONS
POLINAFTALENOSSULFÔNICO [044] As emulsões da Tabela 1 foram misturadas com água e é adicionado gesso à mistura de emulsão de água. A mistura água/emulsão/gesso é em seguida formada em uma amostra de teste como descrito acima. Os testes padrão previamente descritos são usados para avaliar as propriedades da amostra de teste. Por exemplo, foram testadas amostras de teste para percentagem de absorção de água e foram medidas as faixas de valores fornecidos na Tabela 1. Além disso, podem ser feitas emulsões similares usando compostos de molibdato ou compostos de molibdênio como um agente de complexào, substituindo o Bórax usado acima. [045] Faixas típicas de composição para as composições da presente invenção são fornecidas na Tabela 2 abaixo.POLINAPHALENOSULPHONIC The emulsions of Table 1 were mixed with water and plaster is added to the water emulsion mixture. The water / emulsion / plaster mixture is then formed into a test sample as described above. The previously described standard tests are used to evaluate the properties of the test sample. For example, test samples for percent water absorption were tested and the ranges given in Table 1 were measured. In addition, similar emulsions can be made using molybdate compounds or molybdenum compounds as a complexing agent, replacing the Borax used above. Typical composition ranges for the compositions of the present invention are provided in Table 2 below.
TABELA 2. FAIXAS TÍPICAS DE COMPOSIÇÃOTABLE 2. TYPICAL COMPOSITION TRACKS
Sistemas Comparativos de Múltiplas Ceras: [046] Pode ser formada uma emulsão pela combinação e homogeneização de duas ceras, um co-agente tensoativo, um fenol de alquila e um amido complexado. A Tabela 3 abaixo fornece exemplos de emulsões feitas de acordo com esta modalidade. São também fornecidos resultados de testes da mistura de gesso/emulsão e do produto de gesso. Todas as misturas e homogeneizações foram feitas, e os testes foram realizados, como descrito acima.Comparative Multiple Wax Systems: [046] An emulsion may be formed by combining and homogenizing two waxes, a co-surfactant, an alkyl phenol and a complexed starch. Table 3 below provides examples of emulsions made according to this embodiment. Test results of the plaster / emulsion mixture and the plaster product are also provided. All mixtures and homogenizations were made, and the tests were performed as described above.
TABELA 3. SISTEMAS COMPARATIVOS DE MÚLTIPLAS CERAS [047] A Cera 3816 é uma cera de parafina dura, disponível de Honeywell/Astor, Duluth, Geórgia. Nas emulsões descritas na Tabela 3, o amido de milho é complexado com tetraborato de sódio deca-hidratado. Cera montanha foi saponificada no local pela adição de hidróxido de potássio (KOH). Alternativamente, o agente de complexão pode ser outro composto de borato útil, ou um composto de molibdato ou um composto de molibdênio.TABLE 3. MULTIPLE Wax COMPARATIVE SYSTEMS [047] Wax 3816 is a hard paraffin wax available from Honeywell / Astor, Duluth, Georgia. In the emulsions described in Table 3, cornstarch is complexed with sodium tetraborate decahydrate. Mountain wax was saponified on site by the addition of potassium hydroxide (KOH). Alternatively, the complexing agent may be another useful borate compound, or a molybdate compound or a molybdenum compound.
Sistemas Comparativos de Cera Única: [048] Pode ser formada uma emulsão pela combinação e homogeneização de uma única cera, um sistema duplo de agente tensoativo, um fenol de alquila e um amido complexado. A Tabela 4 abaixo fornece exemplos de emulsões feitas de acordo com esta modalidade. São também fornecidos resultados de testes da mistura de gesso/emulsâo e do produto de gesso. Todas as misturas e homogeneizações foram feitas, e os testes foram realizados, como descrito acima.Comparative Single Wax Systems: An emulsion can be formed by combining and homogenizing a single wax, a dual surfactant system, an alkyl phenol and a complexed starch. Table 4 below provides examples of emulsions made according to this embodiment. Test results of the plaster / emulsion mixture and the plaster product are also provided. All mixtures and homogenizations were made, and the tests were performed as described above.
TABELA 4. SISTEMAS COMPARATIVOS DE CERA ÚNICA [049] Como ilustrado na Tabela 4 acima, uma combinação de uma única cera, um sistema de agente tensoativo duplo, um fenol de alquila e um amido complexado reduz significativamente a quantidade de água absorvida pelo produto de gesso. Alternativamente, o agente de complexâo pode ser outro composto de borato útil, ou um composto de molibdato ou um composto de molibdênio. [050] O uso de boratos ou fosfato de trissódio em emulsões confere dois benefícios adicionais aos produtos de gesso que utilizam tais emulsões. Por exemplo, boratos e fosfato de trissódio são úteis como compostos retardantes de fogo e estes compostos são biocidas naturais. Portanto, a incorporação de um composto retardante de fogo em um produto de gesso pode apresentar algumas vantagens aos usuários destes produtos de gesso. As emulsões da presente invenção também não necessitam de adição adicional de outro biocida para impedir crescimento bacteriano nas emulsões. [051] A Tabela 5 ilustra as vantagens de desempenho obtidas com algumas modalidades da presente invenção. Os testes de absorção de água foram realizados de acordo com os procedimentos descritos acima.TABLE 4. COMPARATIVE SINGLE WAX SYSTEMS As illustrated in Table 4 above, a combination of a single wax, a double surfactant system, an alkyl phenol and a complexed starch significantly reduces the amount of water absorbed by the product. plaster. Alternatively, the complexing agent may be another useful borate compound, or a molybdate compound or a molybdenum compound. [050] The use of trisodium borates or phosphate in emulsions confers two additional benefits to plaster products using such emulsions. For example, trisodium borates and phosphate are useful as fire retardant compounds and these compounds are natural biocides. Therefore, incorporating a fire retardant compound into a plaster product may present some advantages for users of these plaster products. The emulsions of the present invention also do not require additional addition of another biocide to prevent bacterial growth in the emulsions. Table 5 illustrates the performance advantages obtained with some embodiments of the present invention. Water absorption tests were performed according to the procedures described above.
TABELA 5. RESULTADOS EXPERIMENTAIS [052] Os resultados experimentais demonstram uma emulsão aperfeiçoada para uso em composições de gesso. A emulsão aperfeiçoada reduz inexplicavelmente a quantidade de água absorvida por amostras de teste por uma ordem de grandeza. Pelo uso de um ácido polinaftalenossulfônico, compostos de lignina e biocidas podem ser eliminados das formulações de gesso. A eliminação destes dois compostos melhora a fabricação e custo das composições de gesso que usam as emulsões da presente invenção. [053] Foi apresentada, de acordo com os princípios da presente invenção, uma emulsão e produto de gesso feito usando tal emulsão. A emulsão é útil em conferir resistência à água ao produto de gesso. Embora algumas modalidades e melhores modos da presente invenção sejam descritos aqui, estas modalidades são meramente ilustrativas. Será evidente para aqueles versados na técnica, que podem ser feitas modificações sem divergir do espírito da invenção e âmbito das reivindicações apensas.TABLE 5. EXPERIMENTAL RESULTS Experimental results demonstrate an improved emulsion for use in plaster compositions. The improved emulsion inexplicably reduces the amount of water absorbed by test samples by an order of magnitude. By the use of a polynaphthalenesulfonic acid, lignin compounds and biocides can be eliminated from plaster formulations. The elimination of these two compounds improves the fabrication and cost of plaster compositions using the emulsions of the present invention. In accordance with the principles of the present invention, an emulsion and plaster product made using such an emulsion has been presented. The emulsion is useful in imparting water resistance to the plaster product. While some embodiments and best modes of the present invention are described herein, these embodiments are illustrative only. It will be apparent to those skilled in the art that modifications may be made without departing from the spirit of the invention and the scope of the appended claims.
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